激光干涉法測量壓電材料縱向應變常數(shù)的研究.pdf

1、壓電材料是一種能夠?qū)崿F(xiàn)電能與機械能相互轉(zhuǎn)化，具有壓電效應的功能性材料，被廣泛應用于無損檢測、通訊技術(shù)、生物醫(yī)療、軍事科技等領(lǐng)域。壓電材料質(zhì)量的好壞直接決定了系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換的性能，評價壓電材料質(zhì)量的特征參數(shù)包括縱向應變常數(shù)、介電常數(shù)、機電耦合系數(shù)、機械品質(zhì)因數(shù)等，其中縱向應變常數(shù)d33是關(guān)鍵性指標之一，它不僅描述了壓電材料換能效率的高低，還反映出彈性性質(zhì)與介電性質(zhì)之間的耦合關(guān)系。因此，準確測量壓電材料的縱向應變常數(shù)d33尤為重要。
　

2、　壓電材料縱向應變常數(shù)d33的測量方法分為接觸式測量和非接觸式測量。接觸式測量不僅會破壞材料表面，還會降低測量精度。激光干涉法作為非接觸式測量的一種，以其非接觸、可溯源性、高精度等優(yōu)點，被廣泛應用于微小動態(tài)位移的測量。
　　本文針對現(xiàn)有接觸式測量儀器精度較低的現(xiàn)狀，擬通過研究激光干涉法測量壓電材料縱向應變常數(shù)的影響因素和不確定度評估，探討建立壓電材料縱向應變常數(shù)標準裝置的可行性。在建立激光干涉法測量系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，研究了壓電材料縱向

3、應變常數(shù)d33的影響因素、測量不確定度、方法間的一致性等問題。主要工作包括:
　　1、通過激光干涉光路的搭建、正交信號的獲取、多普勒信號的解調(diào)，建立了壓電材料縱向應變常數(shù)d33的激光外差干涉法測量系統(tǒng)。詳細分析了縱向應變常數(shù)的影響因素，包括激勵場強、頻率、電極、溫度等，并對激光干涉法測量系統(tǒng)進行了不確定度的評估。
　　2、對比激光干涉法和準靜態(tài)法的測量結(jié)果，從縱向應變常數(shù)d33的定義出發(fā)，分析和探討了正、逆壓電效應下縱向應變

4、常數(shù)d33之間的一致性以及差異原因。
　　3、研究結(jié)果表明，在遠離諧振頻率點以下，縱向應變常數(shù)d33隨著激勵頻率的增加基本保持不變;在激勵場強遠小于極化場強時，硬質(zhì)壓電陶瓷縱向應變常數(shù)d33不隨激勵場強而改變，而軟質(zhì)壓電陶瓷縱向應變常數(shù)d33與激勵場強存在線性關(guān)系;材料均勻性和極化程度的不同，以及測量時約束條件的制約，壓電材料表面各處縱向應變常數(shù)d33數(shù)值往往并不相等，通常呈現(xiàn)中心處數(shù)值最小，邊緣處數(shù)值最大;對激光外差干涉測量法不